(57)【要約】【課題】部品に含まれる金属材料の影響を抑制することができ、かつ、既存の携帯無線機に容易に組み込むことができるタグアンテナ付き部品及び該部品を備えるＲＦＩＤ機能付き携帯無線機の提供。【解決手段】タグアンテナ１２ａを部品と別個に配設するのではなく、携帯無線機の主構成部品であるバッテリー１１や第１表示部５、第２表示部６、スピーカ９ａ、マイク９ｂ、デジタルカメラのレンズ部１１など部品に、部品本体の外面を周回する枠状又は帯状の磁性材１４を配設し、その磁性材１４の外面に導線を螺旋状に巻回したタグアンテナ１２ａを配設する。これにより、部品に含まれる金属材料の影響を抑制することができると共に、スペースを有効に利用することができ、携帯無線機の内部構造にかかわらずタグアンテナ１２ａを容易に実装することができる。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
部品本体と、前記部品本体の外面を周回する枠状又は帯状の磁性材と、前記磁性材の外面を螺旋状に巻回するタグアンテナと、を少なくとも備えることを特徴とするタグアンテナ付き部品。
【請求項２】
前記部品本体と前記磁性材との間の少なくとも一部に、導電材を備えることを特徴とする請求項１記載のタグアンテナ付き部品。
【請求項３】
前記部品は、バッテリー、表示ユニット、カメラ用レンズユニット、スピーカ、又は、マイクのいずれかであることを特徴とする請求項１又は２に記載のタグアンテナ付き部品。
【請求項４】
電磁誘導又は電磁結合を利用して、リーダ又はリーダ／ライタとデータ通信を行うタグを備えるＲＦＩＤ機能付き携帯無線機であって、
請求項１乃至３のいずれか一に記載のタグアンテナ付き部品が組み込まれていることを特徴とするＲＦＩＤ機能付き携帯無線機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、携帯無線機の部品に関し、特に、リーダ又はリーダ／ライタとデータ通信を行うＲＦＩＤ（Radio Frequency Identification）タグ用のアンテナを備える部品及び該部品を備えるＲＦＩＤ機能付き携帯無線機に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、ＩＣチップを備えたタグとリーダ又はリーダ／ライタ（以下、総称してリーダ／ライタと呼ぶ。）との間でデータ通信を行うＲＦＩＤシステムが普及している。このＲＦＩＤシステムは、タグ及びリーダ／ライタの各々に備えたアンテナを用いてデータ通信を行うため、タグをリーダ／ライタから数ｃｍ乃至数十ｃｍ離しても通信可能であり、また、汚れや静電気等に強いという長所から、工場の生産管理、物流の管理、入退室管理等の様々な分野に利用されるようになってきている。
【０００３】
このＲＦＩＤシステムは、従来は単独のシステムとして利用されていたが、近年、ＲＦＩＤシステムを既存の機器に組み込み、機器にＲＦＩＤ機能を付加する構造が提案されており、例えば、電子決済を行うためのタグを組み込んだ携帯無線機も実用化されている（例えば、下記特許文献１）。
【０００４】
【特許文献１】特開２００３−３７８６１号公報（第３−４頁、第１図）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
従来のＲＦＩＤ機能付き携帯無線機では、プラスチックフィルムなどの基材上に導線を渦巻き状に巻回したシート状のタグアンテナを筐体の内面やバッテリーカバーの内面に組み込んだり、磁芯の周囲に導線を渦巻き状に巻回した棒状のタグアンテナを各種部品の間に組み込んでいるが、タグアンテナが組み込まれる筐体の内部には、回路基板などの金属材料を含む様々な部品が配設されているため、タグアンテナで発生する磁束が上記部品に侵入し、金属材料内で磁束を相殺する渦電流が流れ、その結果、タグアンテナの通信距離が低下するなどの問題が生じる。
【０００６】
従って、タグアンテナは金属材料の影響を受けにくい場所に設置する必要があるが、携帯無線機では様々な部品が入り組んで実装されているため、上記形態のタグアンテナでは金属材料の影響を抑制することが難しいという問題があった。
【０００７】
また、従来のＲＦＩＤ機能付き携帯無線機では、携帯無線機を構成する部品とは別にタグアンテナを配設しているため、タグアンテナを配設するためのスペースを確保しなければならならず、携帯無線機の内部構造によってはタグアンテナを配設する適切な場所が見つからなかったり、タグアンテナを配設するためのスペースを確保するために各種部品の実装構造を変更しなければならない場合も生じる。
【０００８】
本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであって、その主たる目的は、部品に含まれる金属材料の影響を抑制することができ、かつ、既存の携帯無線機に容易に組み込むことができるタグアンテナの実装構造を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するため、本発明のタグアンテナ付き部品は、部品本体と、前記部品本体の外面を周回する枠状又は帯状の磁性材と、前記磁性材の外面を螺旋状に巻回するタグアンテナと、を少なくとも備えるものである。
【００１０】
本発明においては、前記部品本体と前記磁性材との間の少なくとも一部に、導電材を備える構成とすることができる。
【００１１】
また、本発明においては、前記部品は、バッテリー、表示ユニット、カメラ用レンズユニット、スピーカ、又は、マイクのいずれかとすることができる。
【００１２】
また、本発明は、電磁誘導又は電磁結合を利用して、リーダ又はリーダ／ライタとデータ通信を行うタグを備えるＲＦＩＤ機能付き携帯無線機であって、上記いずれか一に記載のタグアンテナ付き部品が組み込まれているものである。
【００１３】
このように、本発明の部品は、部品本体と、該部品本体の外面を周回する枠状又は帯状の磁性材と、該磁性材の外面を螺旋状に巻回するタグアンテナとで構成されており、該部品に金属材料が含まれている場合であっても、タグアンテナで発生する磁束は、主に、部品本体とタグアンテナとの間に配設された磁性材内部を通過するため、金属材料の影響を抑制することができる。また、本発明では、タグアンテナと既存の部品とは一体化しているため、タグアンテナを設置するためのスペースを新たに設ける必要がなく、既存の携帯無線機に容易に組み込むことができる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明のタグアンテナ付き部品及び該部品を備えるＲＦＩＤ機能付き携帯無線機によれば、下記記載の効果を奏する。
【００１５】
本発明の第１の効果は、部品に含まれる金属材料の影響を抑制することができるということである。その理由は、携帯無線機を構成する部品に、該部品本体の外面を周回する枠状又は帯状の磁性材と、その磁性材の外面を螺旋状に巻回するタグアンテナとを配設することにより、アンテナで発生する磁束は、主に、部品本体とタグアンテナとの間に配設される磁性材内部を通過するため、部品本体への磁束の侵入を抑制することができるからである。
【００１６】
また、本発明の第２の効果は、タグアンテナを既存の携帯無線機に容易に組み込むことができるということである。その理由は、タグアンテナを部品と別個に配設するのではなく、部品に一体化させているため、タグアンテナを設置するための新たなスペースを設ける必要がなく、携帯無線機の内部構造にかかわらずタグアンテナを実装することができるからである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
従来技術で示したように、ＲＦＩＤ機能を備えた携帯無線機では、筐体の内面やバッテリーカバーの内面にシート状のタグアンテナを配設したり、部品間に棒状のタグアンテナを配設していたが、携帯無線機の内部には金属材料を含む部品が入り組んで実装されているため、タグアンテナで発生した磁束が容易に部品に侵入し、タグアンテナのインダクタンスが減少して通信距離が低下してしまうという問題があった。また、部品とは別個にタグアンテナを配設するためには新たなスペースを設ける必要があり、既存の携帯無線機に容易に組み込むことができないという問題もあった。
【００１８】
一方、携帯無線機には様々な形状の部品が組み込まれており、これらの部品は実装の都合上、その周囲にある程度のスペースが設けられている。
【００１９】
そこで、本願発明では、タグアンテナを部品と別個に配設するのではなく、携帯無線機の主構成部品であるバッテリーや表示部、スピーカ、マイク、デジタルカメラのレンズ部などに付加し、該部品と一体化させる。その際、部品に金属材料が含まれている場合にタグアンテナの通信性能が劣化する恐れがあることから、部品の外面を周回する枠状又は帯状の磁性材を配設し、その磁性材の外面に導線を螺旋状に巻回したタグアンテナを配設する。これにより、部品に含まれる金属材料の影響を抑制することができると共に、スペースを有効に利用することができ、内部構造にかかわらず既存の携帯無線機に容易に組み込むことができる。
【実施例】
【００２０】
上記した実施の形態についてさらに詳細に説明すべく、本発明の一実施例に係るタグアンテナ付き部品及び該部品を備えるＲＦＩＤ機能付き携帯無線機について、図１乃至図９を参照して説明する。図１は、本実施例に係るＲＦＩＤ機能付き携帯無線機の表面及び裏面の外観構成を示す図であり、図２は、ＲＦＩＤシステムの構成を示すブロック図である。また、図３は、ＲＦＩＤ機能付き携帯無線機に組み込まれるタグアンテナ付きバッテリーの構造を模式的に示す図であり、図４乃至図６は、そのバリエーションを示す図である。また、図７は、タグアンテナ付き表示部の構造を模式的に示す図、図８は、タグアンテナ付きレンズ部の構造を模式的に示す図、図９はタグアンテナ付きスピーカ（マイク）の構造を模式的に示す図である。
【００２１】
図１に示すように、本実施例のＲＦＩＤ機能付き携帯無線機１は、上部筐体２と、下部筐体３と、上部筐体２と下部筐体３とを開閉可能に支持するヒンジ部４とで構成される。上部筐体２の内面には、液晶表示装置や有機ＥＬ（Electro Luminescence）表示装置などの第１表示部５、音声や音楽を出力するためのスピーカ９ａなどが配置され、上部筐体２の外面には、第２表示部６、デジタルカメラ機能のレンズ部１０などが配置され、上部筐体２の上部には、伸縮自在なホイップアンテナ８などが配置されている。また、下部筐体３の内面には、特殊キーや数字キーなどのボタンが配列された操作部７、音声を入力するためのマイク９ｂなどが配置され、下部筐体３の内部には、携帯無線機１の各種機能（音声通話やメールの送受信、ｗｅｂの閲覧、写真撮影、音楽再生など機能など）を実現するための回路基板やバッテリー１１などが配置されている。そして、第１表示部５や第２表示部６、スピーカ９ａ、マイク９ｂ、レンズ部１０、バッテリー１１などの構成部品のいずれかには、後述する形態でタグアンテナが一体的に形成されている。
【００２２】
なお、図１は例示であり、一体型の携帯無線機や、上部筐体２と下部筐体３とが開閉及び回動可能に支持されてなる２軸ヒンジ構造の携帯無線機など、任意の構造の携帯無線機に適用することができる。また、第１表示部５や第２表示部６、スピーカ９ａ、マイク９ｂ、レンズ部１０などの各構成部品の形状や配置などは特に限定されない。
【００２３】
また、ＲＦＩＤシステムの基本構成は図２に示すようになり、タグ１２は、共振回路を構成するタグアンテナ１２ａ及びコンデンサ（ＩＣ１２ｂに容量を備える場合は必ずしも必要ではなく、本実施例ではコンデンサを省略する。）と、ＩＤ情報などの記憶、通信制御などを行うＩＣ１２ｂとで構成され、リーダ／ライタ１３は、タグアンテナ１２ａと交信するリーダ／ライタアンテナ１３ａと、送受信信号を変換するための通信回路部１３ｂや送受信信号をデコードするための演算処理部１３ｃなどの回路部とで構成される。
【００２４】
ここで、従来技術で示したように、プラスチックフィルムなどの基材上に導線を渦巻き状に巻回したシート状のタグアンテナを下部筐体３の内面やバッテリーカバーの内面などに配設した場合、下部筐体３内部に配設された回路基板などの金属材料を含む部品によってタグアンテナで発生した磁束が吸収され、また、磁芯の周囲に導線を螺旋状に巻回した棒状のタグアンテナを部品の間に配設した場合、隣接する部品によってタグアンテナで発生した磁束が吸収されるなどの問題が生じる。また、タグアンテナを部品と別個に配設する構造では、タグアンテナを配設するためのスペースを設けなければならず、既存の携帯無線機に容易に組み込むことができない場合もある。一方、携帯無線機には様々な形状の部品が実装されており、これらの部品の周囲には実装の都合上、ある程度のスペースが設けられている。
【００２５】
そこで、本実施例では、タグアンテナ１２ａを上記部品とは別個に配設するのではなく、タグアンテナ１２ａと部品とを一体化して形成する。例えば、図３（ａ）に示すように、バッテリー１１と、バッテリー１１の外面を周回する枠状の磁性材１４と、磁性材１４の外面を螺旋状に巻回するタグアンテナ１２ａとを組み合わせて、図３（ｂ）に示すように、バッテリー１１とタグアンテナ１２ａとを一体化させる。この構造の場合、図３（ｃ）に示すように、タグアンテナ１２ａで発生する磁束１６は、主に磁性材１４の内部を通過し、バッテリー１１などの金属材料を含む部品に侵入しにくくなるため、金属材料によるインダクタンスの減少を抑制することができ、これにより通信距離の低下を防止することができる。
【００２６】
なお、図３の構造は例示であり、バッテリー１１の形状や構造は任意であり、磁性材１４の厚さ、幅、形状などはタグアンテナ１２ａに求められる性能に応じて適宜設定することができる。また、図３では、バッテリー１１の側面を周回するように磁性材１４を配設しているが、磁性材１４の巻回方向は任意であり、例えば、図４に示すように磁性材１４を配設してもよい。また、磁性材１４と部品とは固定しなくてもよいし、両者を嵌合させて固定してもよいし、フックなどを係合させて固定してもよいし、粘着材や接着剤などを用いて固定してもよい。更に、図３及び図４では、枠状の磁性材１４を示したが、例えば、図５（ａ）に示すような柔軟性を有する帯状の磁性材１４を形成し、この帯状の磁性材１４を図５（ｂ）に示すように部品の外面を周回するように加工してもよい。
【００２７】
また、タグアンテナ１２ａを構成する導線の径、巻き数、巻き方、間隔、固定方法なども限定されない。また、ＩＣ１２ｂはタグアンテナ１２ａと共に部品に固定してもよいし、タグアンテナ１２ａと離して配置してもよい。また、導線の周囲は絶縁材で被覆してもよいし被覆しなくてもよいが、絶縁材で被覆しない場合は、磁性材１４との間、及び導線が交差する部分に所定の絶縁処理（例えば、絶縁材を介在させるなど）を施すことが好ましい。また、図３では、タグアンテナ１２ａやＩＣ１２ｂを剥き出しにしているが、これらの周囲を保護フィルムなどで覆ってもよい。
【００２８】
上記磁性材１４の構造や製造方法は特に限定されないが、狭いスペースに配設でき、かつ、薄くしても所望の性能を有するように、アモルファス箔やアモルファス箔の積層材、金属粉、カーボニル鉄粉、還元鉄粉、アトマイズ粉（純鉄、Ｓｉ、Ｃｒ、Ａｌ等を含む鉄、パーマロイ、Ｃｏ−Ｆｅ等の粉末）、アモルファス（Ｂ、Ｐ、Ｓｉ等を含む鉄、コバルト、ニッケル合金を水アトマイズまたはガスアトマイズした粉末）等の粒状の粉体若しくはフレークとプラスチック、ゴム等の有機物との複合材、又は上記粉体若しくはフレークを含む塗料の塗膜等により形成することが好ましい。
【００２９】
また、上記複合材を製造する方法としては、射出成形、塗布、圧縮成形、圧延等を用いることができる。射出成形又は圧縮成形により形成された磁性材はフェライトにより形成されたものと比較して、強靭であるため薄くしても割れ難いという特徴がある。塗布の場合は、例えば、粒状粉体をアトラター、ボールミル、スタンプミル等で扁平化してフレークとした後、フレーク又は粒状粉体を含む塗料をフィルム上に塗布／乾燥を繰り返して形成することができ、その際、塗布中に磁場を印加することによりフレークを一定の方向に配向させることができ、特性を向上させることができる。
【００３０】
また、複合材におけるプラスチックとしては加工性の良い熱可塑性のプラスチックを用いたり、或いは耐熱性の良い熱硬化性のプラスチックを用いたりすることができ、また、絶縁性を有するアクリル、ポリエステル、ポリ塩化ビニル、ポリエチレン、ポリスチレン、エポキシ等の樹脂を用いることもできる。
【００３１】
また、図３では、タグアンテナ１２ａと部品（バッテリー１１）との間に磁性材１４のみを介在させたが、部品中の金属材料の含有率や金属材料の分布、種類などによってタグアンテナ１２ａの特性が変化する恐れがある。そこで、部品の種類によらずにタグアンテナ１２ａの特性を略一定にするために、図６に示すように、部品（バッテリー１１）と磁性材１４との間の少なくとも一部に導電材１５を介在させることもできる。この導電材１５としては電気抵抗の小さい金属、例えば、アルミ、銅または銅合金などを用いることができ、その形状や幅、厚み、固定方法などは特に限定されない。
【００３２】
以上、携帯無線機に内蔵されるバッテリー１１に磁性材１４とタグアンテナ１２ａと必要に応じて導電材１５とを配設する場合について説明したが、本発明の構造は携帯無線機を構成する任意の部品に適用することができる。以下、その例を示す。
【００３３】
例えば、図７に示すように、上部筐体２の内面などに配置される第１表示部５や上部筐体２の外面などに配置される第２表示部６に対して、本発明の構造を適用することができる。この第１表示部５又は第２表示部６は、例えば、対向する一対の基板（ＴＦＴ基板及びカラーフィルタ基板）と一対の筐体に挟持される液晶材などからなる液晶パネル１７と、ＬＥＤなどの光源と光源から照射された光を液晶パネル１７全面に導く導光板などからなるバックライト１８と、液晶パネル１７及びバックライト１８を固定する筐体１９とで構成され、この筐体１９には、筐体１９の外面を周回する枠状又は帯状の磁性材１４が配設され、この磁性材１４の外面に導線を螺旋状に巻回したタグアンテナ１２ａが配設される。なお、第１表示部５又は第２表示部６の構造や液晶の駆動方法、照明方法、各部材の配置などは任意であり、有機ＥＬ表示装置を用いる場合も同様に適用することができる。
【００３４】
また、図８に示すように、上部筐体２の外面などに配置されるデジタルカメラ機能のレンズ部１０に対して、本発明の構造を適用することもできる。このレンズ部１０は、１又は複数のガラス又はプラスチックで形成されたレンズ１０ａと、該レンズ１０ａを固定する筐体１０ｂとで構成され、この筐体１０ｂには、筐体１０ｂの外面を周回する枠状又は帯状の磁性材１４が配設され、この磁性材１４の外面に導線を螺旋状に巻回したタグアンテナ１２ａが配設される。
【００３５】
また、図９に示すように、上部筐体２の内面などに配置されるスピーカ９ａや、下部筐体３の内面などに配置されるマイク９ｂに対しても、同様に本発明の構造を適用することもできる。このスピーカ９ａ（マイク９ｂ）は、永久磁石とコイルなどからなる振動部と振動を音として出力するコーンと、これらを固定する筐体とで構成され、この筐体には、筐体の外面を周回する枠状又は帯状の磁性材１４が配設され、この磁性材１４の外面に導線を螺旋状に巻回したタグアンテナ１２ａが配設される。なお、スピーカ９ａ（マイク９ｂ）の構造は任意であり、コーン型に代えて、フラットパネル型のスピーカ９ａ（マイク９ｂ）を用いてもよい。
【００３６】
そして、上記いずれの構造の場合も、タグアンテナ１２ａで発生した磁束１６は、主に磁性材１４内部を通過し、第１表示部５や第２表示部６、レンズ部１０、スピーカ９ａ、マイク９ｂなどの部品への侵入が抑制される。
【００３７】
なお、上記いずれの構成においても、磁性材１４の厚さ、幅、形状、巻回方向、固定方法、製造方法、タグアンテナ１２ａを構成する導線の径、巻き数、巻き方、間隔、固定方法、被覆の有無、ＩＣ１２ｂの配置などは適宜変更することができ、また、部品と磁性材１４との間に導電材１５を介在させたり、タグアンテナ１２ａやＩＣ１２ｂの表面を保護フィルムなどで覆ってもよい。
【００３８】
このように、本実施例では、携帯無線機を構成する部品と別個にタグアンテナ１２ａを配設するのではなく、部品本体の外面を周回する枠状又は帯状の磁性材１４を配設し、この磁性材１４の外面に導線を螺旋状に巻回したタグアンテナ１２ａを配設し、部品と磁性材１４とタグアンテナ１２ａとを一体化して形成する。これにより、タグアンテナ１２ａで発生する磁束１６は主に磁性材１４内部を通過するため、各々の部品に含まれる金属材料の影響を抑制することができると共に、部品間のスペースを有効に利用してタグアンテナ１２ａを配設することができるため、既存の携帯無線機に容易に組み込むことができる。
【００３９】
なお、上記実施例では、タグアンテナ１２ａを配設する部品として、バッテリー１１、第１表示部５、第２表示部６、レンズ部１０、スピーカ９ａ、マイク９ｂを例にして説明したが、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、携帯無線機を構成する他の部品（例えば、バイブレータ、操作部７のキー、ホイップアンテナ８、回路基板など）に対しても同様に適用することができる。
【００４０】
また、上記実施例では、携帯無線機に配設するタグアンテナ１２ａについて記載したが、部品が高密度で実装される任意の機器に配設するタグアンテナ１２ａに対しても同様に適用することができ、また、リーダ／ライタアンテナ１３ａに対して適用することもできる。また、本実施例のアンテナの構造は、ＲＦＩＤ用のアンテナに限らず、金属材料の影響を受けやすい場所に配置される任意のアンテナに適用することができる。
【産業上の利用可能性】
【００４１】
本発明は携帯電話機に限らず、ＲＦＩＤ機能を備えた任意の無線通信機器、例えば、ＰＨＳ、トランシーバー、無線通信機能を備えた携帯端末機器、ゲーム機等に対しても適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】本発明の一実施例に係るＲＦＩＤ機能付き携帯無線機の表面及び裏面の外観構成を示す図である。
【図２】ＲＦＩＤシステムの構成を示すブロック図である。
【図３】本発明の一実施例に係るタグアンテナが配設されたバッテリーの構造を模式的に示す図である。
【図４】本発明の一実施例に係るタグアンテナが配設されたバッテリーの構造のバリエーションを示す図である。
【図５】本発明の一実施例に係る磁性材の他の構造を模式的に示す図である。
【図６】本発明の一実施例に係るタグアンテナが配設されたバッテリーの構造のバリエーションを示す図である。
【図７】本発明の一実施例に係るタグアンテナが配設された表示部の構造を模式的に示す図である。
【図８】本発明の一実施例に係るタグアンテナが配設されたレンズ部の構造を模式的に示す図である。
【図９】本発明の一実施例に係るタグアンテナが配設されたスピーカ（マイク）の構造を模式的に示す図である。
【符号の説明】
【００４３】
１  ＲＦＩＤ機能付き携帯無線機
２  上部筐体
３  下部筐体
４  ヒンジ部
５  第１表示部
６  第２表示部
７  操作部
８  ホイップアンテナ
９ａ  スピーカ
９ｂ  マイク
１０  レンズ部
１０ａ  レンズ
１０ｂ  筐体
１１  バッテリー
１２  タグ
１２ａ  タグアンテナ
１２ｂ  ＩＣ
１３  リーダ／ライタ
１３ａ  リーダ／ライタアンテナ
１３ｂ  通信回路部
１３ｃ  演算処理部
１４  磁性材
１５  導電材
１６  磁束
１７  液晶パネル
１８  バックライト
１９  筐体
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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